Особенности процесса полимеризации при порошковой окраске металла

Полимеризация порошковых покрытий полимерного состава должна проводиться максимально рационально и не влиять на качество получаемого покрытия (ПК), которое все же чувствительно к воздействию внешней среды.

Реакция полимеризации может протекать по-разному и зависит от состава композиции, выставленной температуры и периода нахождения в полимеризационной печи. В условиях горячей сушки температура должна равномерно распределиться по отвержденному слою и нагрев должен происходить максимально быстро. Именно эти условия обеспечивают минимальную вязкость расплава порошкового красителя без ухудшения сыпучести в результате происходящей полимеризации. Толща порошковой краски начинает медленно нагреваться еще до того, как сушильное оборудование набрало необходимой температуры и это вызывает образование неровностей на отвержденной поверхности. Обычно температуры горячей сушки составляют 110-250 °С, период выдержки окрашиваемого изделия внутри камеры — 5-30 минут. Такой разрыв между рекомендуемыми температурами и периодом времени выдержки объясняется формой и толщиной разных изделий, которые подлежат полимеризации. Когда речь идет о времени сушки, то имеется в виду период, когда продукция находится в активной зоне полимеризационной печи. Его условно еще разделяют на два этапа: непосредственное температурное воздействие и выдержка. Температура и период выдержки зависят от типа порошкового покрытия, а время нагрева напрямую зависит от толщины подложки и формы греющей зоны. Воздействие постоянной и высокоточной температуры при горячей сушке исключит перегрев отдельных участков изделия, и обеспечат получение качественного покрытия с элементом глянца.


Особенности процесса полимеризации при порошковой окраске металла


Конструктивные типы сушильных камер

В зависимости от типа загрузки сушилки делятся на камерные и непрерывные. Корпуса сушилки обычно состоят из двухстенных кассет из листового металла, между которыми находится изоляционный материал. Отдельные кассеты на стыках должны плотно прилегать друг к другу, поэтому очень важна тщательная установка с использованием подходящего герметика. В то же время следует избегать использования силиконсодержащих герметиков в месте нанесения порошкового покрытия, поскольку их остатки приводят к образованию дефектов (кратеров).

Конструкция сушилок всегда должна быть такой, чтобы между их внешней и внутренней оболочкой образовывалось как можно меньше «тепловых мостов». Начиная с определенного диапазона длин и температур, должны быть предусмотрены специальные соединения, учитывающие расширение материала и достаточные для компенсации колебаний длины внутренней и внешней оболочек корпуса. Кроме того, необходимо обеспечить полную герметичность всех воздуховодов и воздушных каналов. Вентиляторы должны быть подключены к шасси, чтобы никакие вибрации не мешали работе.

Камерные сушилки являются простейшими конструкциями печей полимеризации и загружаются периодически. Эти сушилки используются для низкой производительности и / или для значительного изменения условий горячей сушки, например, когда требуется разное время сушки для окрашенных продуктов различной толщины или когда разные температуры сушки используются при использовании различных порошковых покрытий.

Компания «ТЭН24» предлагает инфракрасные камеры полимеризации собственного производства под заказ. Внутри камеры устанавливается зеркальное стальное покрытие, которое служит отличным отражателем для ИК лучей. Нагревательные керамические элементы собираются в группы, создавая греющую панель. Размещаются такие панели на стенках камеры. Питание к ним подается через внешний блок управления с регулятором температуры.

Параметры камеры и расположение нагревательных элементов рассчитываются индивидуально в зависимости от потребностей заказчика. Мы производим печи полимеризации инфракрасного типа с любыми размерами внутренней камеры; количество излучателей зависит от требуемой температуры и габаритов печи.


Особенности процесса полимеризации при порошковой окраске металла


Принцип работы камеры полимеризации

Порошковая краска должна образовывать на изделии равномерный слой пленки, что возможно только при нагревании до высокой температуры более 100 °С. Под воздействием температуры краска из порошка переходит в вязкое состояние и при равномерном нагреве образует тонкую пленку по всей поверхности, которая покрывает одну толщину слоем всех неровностей окрашенного элемента.

Сушилки непрерывного действия при серийном производстве загружаются в непрерывном режиме — непрерывно или периодически, в большинстве случаев с использованием транспортных единиц. Для этого типа сушилки характерно то, что входное и выходное отверстия расположены на противоположных сторонах. Возможна обратная схема, при которой транспортная система спроектирована таким образом, что продукты меняют направление движения один или несколько раз.

Сушилки непрерывного действия и реверсивные сушилки в настоящее время оснащены так называемыми A-замками, которые представляют собой зоны, предназначенные для предотвращения потерь тепла на входных и выходных отверстиях сушилки путем поднятия или падения вдоль наклонных секций транспортной системы внутри сушилки.

Бывает, что условия производственной площадки не позволяют реализовать конструкцию со шлюзом A с полностью соответствующим участком конвейерной системы. В этом случае компромисс достигается за счет того, что в торцевой стенке сделан разрез для конвейера и подвески, и только более широкие окрашенные продукты попадают на дно печи. Потери в более узкой области выреза можно уменьшить, установив защитные элементы из эластичного материала.

Корытные сушилки — это агрегаты с вертикальным вариантом загрузки. Предназначаются для периодического режима. Чрезмерная потеря тепла предотвращается распашными дверями. Корытные сушилки часто используются в погружных установках с ваннами, оснащенными мобильными системами погрузочно-разгрузочных работ. Они также используются при транспортировке окрашенных крупногабаритных изделий вдоль погружной установки с использованием погрузочных машин (мобильных подъемно-транспортных систем). Температура в печи поддерживается за счет накрывания крышки подвесками, на которые подвешена заготовка, а при отсутствии подвесок - с помощью откидной или подвижной крышки.

Сушилка комбинированного или блочного типа. Поскольку, как правило, продукты подвергаются химической предварительной обработке перед нанесением порошковых покрытий, в большинстве установок для нанесения наряду с печью для полимеризации также требуется сушильная камера для удаления воды. Комбинация этих агрегатов позволяет получить некоторую экономию благодаря наличию совместной перегородки для каждой печи и отсутствию потерь при передаче через наружную стенку. Кроме того, отработанный воздух печи полимеризации может смешиваться с воздухом сушильной камеры и оттуда выходить наружу в виде отходов. Таким образом, нет необходимости в трубе для удаления отработанного воздуха, и существует возможность рекуперации энергии в соответствии с разностью температур между полимеризационной печью и сушилкой для удаления воды. Полимеризационная печь в случае такой сушилки блочного типа имеет в большинстве случаев U-образную конструкцию, так что длина корпуса чаще всего приблизительно одинакова с сушилкой блочного типа.

Методы сушки

Методы сушки отличаются характером теплопередачи. Использоваться могут разные варианты излучателей или конвекторы. Конвекционная или циркуляционная сушка осуществляется за счет движения потока нагретого воздуха на продукты, и на их поверхности происходит интенсивный теплообмен. Нагретый воздух охлаждает, передавая тепловую энергию окрашиваемому продукту. В то же время температура продукта повышается и покрытия нагреваются.

Есть прямой и косвенный нагрев. В сушилках с косвенным нагревом энергия передается в циркулирующий воздух с помощью теплообменников. В устройствах с прямым нагревом сушильная среда нагревается путем введения нагретых газов, образующихся при сжигании природного газа или котельного топлива.

При сушке инфракрасными излучениями используется другой метод переноса энергии для покрытий. Интенсивность излучения зависит от диапазона длин волн и температур, которые вырабатывает излучатель. Различают длинное, среднее, короткое и ультракоротковолновое излучение.

В некоторых случаях оценивают не длину волн, а температуру стенки с термическим излучением. Здесь излучение разделяют на светлое и темное. Темным излучателям характерен нижний диапазон длинных волн. Устройства с таким излучением представлены в виде каналов из черного металла, в которых дымовые газы циркулируют при температуре до 400 ° С, из-за большого веса эти излучатели имеют высокую инертность в регулировке. Помимо этого, большая поверхность теплообменников из-за конвекции несет большие потери тепла.

В среднем, коротком и ультракоротковолновом диапазонах обычно используются электрические излучатели. Они обеспечивают более точный контроль температуры поверхности окрашиваемых изделий.

ИК лучи, в зависимости от свойств облучаемой поверхности, могут быть поглощены или отражены. Легкие гладкие поверхности, как при воздействии световых лучей, отражают большую часть излучения по сравнению с шероховатыми и темными поверхностями. Неотраженная часть облучения преобразуется в тепло, что приводит к повышению температуры изделий и нагреву лакокрасочного покрытия также изнутри. Преимуществом инфракрасной сушки является также возможность передачи большого количества энергии за очень короткий промежуток времени. Это позволяет быстро подготовить сушилку к работе, быстрее разогреть окрашенные продукты, а также значительно сэкономить рабочие зоны за счет более короткого пути перемещения продуктов в процессе сушки.

Эти преимущества могут быть использованы в полной мере при сушке продуктов даже с тонкими стенками. Изделия более сложной формы и различной толщины имеют разные скорости нагрева. Поскольку нагрев при более высокой температуре излучателя происходит быстрее, перегрев ПК может происходить очень быстро в определенных местах. Этого можно избежать, используя дорогостоящие технические решения, которые требуют дополнительного регулирования или значительного увеличения циркуляции воздуха, что сводит на нет все преимущества терморадиационной сушки. 

Средневолновые инфракрасные излучатели (IRM-излучатели) являются наиболее распространенным типом. Они отличаются прочной конструкцией и длительным сроком службы. Их недостаток — относительно медленный нагрев: для достижения полной мощности требуется около 2 минут. Коротковолновые электрические инфракрасные излучатели превосходят ИКМ-излучатели при регулировании, но имеют гораздо более короткий срок службы. Газовые инфракрасные излучатели объединяют преимущества теплового излучения с дешевым теплоносителем.

Важным элементом в конвекционном нагреве являются воздуховоды, так как в печах термоизлучения происходит обязательный нагрев воздуха. Во избежание перегрева и достижения равномерного распределения тепла в термоизлучающих печах воздух внутри печи циркулирует, а отработанный воздух выпускается. 

При использовании инфракрасных и газовых излучателей дополнительно можно использовать водяное охлаждение, чтобы избежать перегрева. Кроме того, для газовых излучателей необходимо обеспечить удаление продуктов сгорания с помощью ве Специальные методы отверждения. При других ускоренных способах отверждения, таких как УФ-или электронная термо-радиационная сушка, излучение служит не для нагревания, а в качестве катализатора полимеризации пленкообразователя. Высокочастотная сушка (нагрев продуктов с использованием индуктивного или емкостного сопротивления в высокочастотном поле) также является специальным методом отверждения, при котором для нанесения покрытий на металлы может использоваться только индуктивная сушка. В некоторых случаях используется для покрытия труб, проволоки и упаковочной ленты.

Индуктивный нагрев включает в себя нахождение продукта в магнитном поле и нагревание его с помощью вихревых токов, возникающих внутри. В результате этого тепло вырабатывается непосредственно внутри продукта. Таким образом, сушка покрытия всегда происходит изнутри, а не снаружи внутрь, как при других способах.

Индуктивный нагрев подходит для всех методов сушки, включая покрытия, содержащие растворители. Индуктивная сушка значительно улучшает адгезию покрытия. Кроме того, по словам одного из производителей, возможен относительно быстрый нагрев: в некоторых случаях в течение нескольких секунд. Более крупные продукты также могут быть высушены, поскольку преобразование энергии зависит от выбора частоты только на поверхности, то есть именно там, где требуется нагрев. Индукционная катушка, используемая для нагрева, в большинстве случаев представляет собой кольцевой или линейный индуктор, выбранный в соответствии с заготовкой. Благодаря соответствующей конструкции индукционных катушек также возможно нагревать только отдельные зоны заготовки.

Условием использования индукционной сушки является определенная геометрия изделий, способствующая равномерному распределению входящего тока, что обеспечивает одинаковую температуру. Идеальными для этого типа сушки являются трубы, стержни или болты. 

В автомобильной промышленности этот метод также используется для сушки при окраске приводных валов, тормозных дисков, педалей сцепления или колесных подшипников. Индуктивный нагрев можно сочетать с традиционными методами сушки. Например, можно проводить предварительный нагрев индуктивным методом, а затем отбрасывать конвекцией или облучением. Таким образом, можно очень быстро достичь температуры, лишь слегка достигнув максимального уровня, в результате чего весь процесс сушки значительно сокращается.

Микроволновая сушка относится к самым новым методикам и характеризуется прогревом изделия изнутри. Электромагнитные волны высокой частоты проходят через пленку покраски и воздействуют непосредственно на основание. Здесь, как и при конвекционном нагреве, пленка в первоочередном порядке не поддается отверждению. Волнам микроволновой сушки характерна длина до 15 см, минимальный показатель — 1 мм. Возникают эти волны в трубках с магнетроном в условиях частотного диапазона 2,45 ГГц. Благодаря тому, что микроволновая сушка действует интенсивно и результат достигается быстро с ее помощью можно производить более короткие установки и автоматически этим снижать стоимость самого процесса. Но, наличие такого оборудования требует разрешения на эксплуатацию, ведь здесь  присутствуют термореакторы. Использовать данную методику удобно как для порошковых, так и для жидких красителей.




Возврат к списку


.

Задать вопрос

Логотип ТЭН 24
Для того, чтобы купить нагреватели или задать вопрос специалисту заполните форму или просто позвоните по телефонам